• 한국진공학회지
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• 제10권3호
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• pp.298-302
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• 2001

초청정을 요구하는 진공용기의 내벽세정을 위한 RF 및 DC 방전세정장치를 제작하여 여러 가지 방전조건에 따라 세정효과를 조사하였다. Baking없이 방전세정만을 수행하였을 때는 baking만 진행했을 때와 비슷한 세정효과를 나타내었으며 세정후의 탈기체율은 반으로 줄어들었다. Baking과 방전세정을 동시에 진행하면 세정효과가 매우 증대되어 세정후의 탈기체율이 1/20으로 감소하였다. Baking과 방전세정을 동시에 수행 시 여러 방전조건에 따른 세정효과를 조사하였는데 이온이 진공용기 내벽에 부딪히며 세정을 할 때 이온에너지와 이온밀도가 중요한 역할을 하는 것으로 보였다. 진공용기를 세정함에 있어 RF방전세정이 DC 방전세정보다 효과적이라는 결과를 얻었다.

• 한국진공학회지
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• 제16권5호
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• pp.383-387
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• 2007

본 논문에서는 KSTAR 토카막 진공용기의 세정을 위한 방전세정 시스템의 설계에 대해 기술하였다. 먼저 방전세정효율에 영향을 주는 매개변수들에 대해 논의하였으며. 실제 설계에서 직류방전 보다 낮은 압력에서 방전이 시작되고 유지되며 따라서 세정효율이 높은 RG 방전(RF-assisted DC glow discharge) 방법을 채택하였다. 그리고 방전세정의 균일성을 위해 두 개의 방전 전극을 진공용기의 진단포트(A,I-port)에 설치하였다. 설계된 방전세정 시스템은 KSTAR 진공용기 내벽 세정뿐만 아니라 제1벽의 연료재순환(fuel recycling)이나 보론화 처리(boronization)등의 연구에도 응용될 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.295-295
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• 2010

KSTAR(Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 토카막에 설치되어 있는 ICRF(Ion Cyclotron Range Frequency) 시스템을 이용한 방전세정을 2008년에 이어 2009 KSTAR 플라즈마 campaign 동안에도 시행하였다. ICRF 시스템을 이용한 방전세정인 ICWC(Ion Cyclotron Wall Cleaning)는 ITER와 DEMO 같은 초전도 자석을 이용하는 토카막에서 토카막 shot 중간에 자장을 낮추지 않고 바로 방전 세정을 할 수 있는 방법이다. 토카막에서 방전세정은 탄소나 산소 화합물과 같은 불순물을 제거하여 방사에 의한 플라즈마 냉각을 막고 토카막 초기 start-up시 진공 챔버 벽면으로부터 의도하지 않은 연료주입을 제거하는 역할을 한다. 본 연구에서는 ICWC 방전 세정 플라즈마의 밀도특성과 균일도를 간섭계와 $H_{\alpha}$ line 세기를 통해 관측하고 RGA를 통해서 C, $H_2O$, $O^2$ 불순물의 제거량을 파악하는 한편 토카막의 신뢰성 있는 start-up을 위해 요구되는 벽면에서 토카막 방전가스의 제거량을 HD양을 통해서 조사하였다. 플라즈마 선적분 밀도는 약 $1{\sim}3{\times}10^{17}#/m^2$로 측정되었는데 이는 보통 He을 이용한 방전세정 플라즈마의 밀도에 해당한다. 한편 $H_{\alpha}$ line의 세기를 통해 ICWC 방전 플라즈마의 균일도를 살펴본 결과 안테나 전류띠의 중간이 아닌 끝부분에서 $H_{\alpha}$의 세기가 큰 것으로 나타났는데 이는 ICWC 플라즈마가 Inductive 방전보다는 capacitive 방전에 의해 생성되는 것으로 추정된다. ICWC 방전에서 C, $H_2O$, $O_2$ 불순물의 제거율은 각각 약 $4.2{\times}10^{-5}\;mbar{\cdot}l/sec$, $1.4{\times}10^{-3}\;mbar{\cdot}l/sec$ 그리고 $1.72{\times}10^{-4}\;mbar{\cdot}l/sec$로 각각 나타났는데 ICWC shot이 진행될수록 이 양은 점점 줄어들었다. 대표적인 He/$H_2$, He ICWC 방전 shot인 2118, 2123 shot에서 벽면에서 $D_2$의 제거율은 각각 약 $0.12\;mbar{\cdot}l/sec$와 $3.9{\times}10^{-3}\;mbar{\cdot}l/sec$로 나타났다. 이는 수소의 첨가로 인해 HD의 형태로 $D_2$의 제거율이 증가되었기 때문이다. 한편 $H_2$의 첨가는 챔버 벽면에 흡착되는 $H_2$ 양을 또한 증가시키므로 차후에 $H_2$ 만을 제거하는 He ICWC를 수행해야 할 것이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.296-296
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• 2010

ICRF 시스템을 이용한 방전세정인 ICWC(Ion Cyclotron Wall Cleaning)는 ITER와 DEMO 같은 초전도 자석을 이용하는 토카막에서 토카막 shot 중간에 자장을 낮추지 않고 바로 방전 세정을 할 수 있는 방법이다. 토카막에서 방전세정은 탄소나 산소 화합물과 같은 불순물을 제거하여 방사에 의한 플라즈마 냉각을 막고 토카막 초기 start-up시 진공 챔버 벽면으로부터 의도하지 않은 연료주입을 제거하는 역할을 한다. 본 연구에서는 ICWC 방전 세정 최적화를 위해 플라즈마의 불순물 제거 특성을 수소 유량의 크기와 ICRF 펄스의 duty ratio를 바꿔가면서 관찰하였다. ICRF 전력은 44.2 MHz에서 20-50 kW 가 입사되었으며 자장은 3 T에서 고정되었다. 운전압력은 $10^{-4}$ mbar 정도이다. 헬륨의 유량을 400 sccm으로 고정한 후 수소의 유량을 40 sccm에서 160 sccm까지 증가시켜가면서 제거율을 관측하였다. 그 결과 수소 유량의 증가에 따라 제거율이 증가하는 불순물과 오히려 감소하는 불순물이 있음이 관측되었다. 제거율이 증가되는 불순물 group은 charge-to-mass ratio가 26, 28, 40, 44이고 감소하는 불순물 group은 18, 20, 32 이다. 펄스의 duty ratio를 1/9(on/off) 초에서 5/5(on/off) 초로 증가시킴에 따라 제거율이 증가하는 불순물과 감소하는 불순물이 또한 나타났는데 수소 유량 실험과 그 group에 차이가 없었다. 이러한 실험결과는 수소 유량의 증가나 펄스 길이의 증가에 따라 가스의 종류에 관계없이 모두 증가하거나 감소할 것이라는 예측과는 다른 결과로서 이것에 대한 명료한 해석이 필요하다. 왜냐하면 위와 같은 운전조건에서 효율적인 불순물 제거를 위해서는 불순물 제거 운전 방법이 불순물의 종류에 따라 모두 달라져야 하기 때문이다. 본 연구에서는 이러한 특성을 불순물의 dissociation 에너지 관점에서 해석을 시도하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2007년도 제33회 하계학술대회 초록집
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• pp.130-130
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• 2007

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
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• pp.296-296
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• 2010

핵융합로에서 플라즈마 대항부품(Plasma facing components) 내부에 흡착되는 수소에 대한 조절은 삼중수소의 흡착으로 인한 운전시간 제한뿐만 아니라 원활한 토카막 방전유지를 위하여 매우 중요한 문제이다. 특히 고주파 가열에서는 수소를 소수종으로 사용하는 경우 수소 농도에 대한 수 % 이내의 정밀한 조절이 필요하므로 플라즈마 대항부품 내부의 수소 함유량에 대한 조절이 매우 중요하다. 2009 KSTAR 실험에서는 인보드와 아웃보드에 흑연재질의 플라즈마 대항부품을 사용하였다. 이들은 설치후 진공배기 이전까지 장시간 공기에 노출되었으므로 상당량의 수소와 물이 흡착되었으리라고 예상되었다. 본 발표에서는 잔류가스분석기 및 분광법을 이용하여 토카막 방전중의 수소와 중수소의 비율을 측정하였고 이들을 토카막 방전유지시간, 방전세정과정 등을 매개변수로 분석하였다. 한달여의 토카막 실험을 통하여 플라즈마 대항부품에 대한 활발한 세정활동이 이루어졌음에도 불구하고 중수소에 대한 수소의 농도는 50 % 근방의 값을 유지하였다. 2010년도 실험에서는 신규 설치되는 디버터도 흑연을 사용할 계획이므로 플라즈마 대항부품의 수소흡착량은 더욱 증가할 것이다. 따라서 2010년도에 KSTAR 플라즈마에서 효과적인 고주파 가열을 달성하기 위하여는 강력한 세정 활동을 포함한 수소의 농도 제거활동이 선행되어야한다.

• 전자공학회논문지SC
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• 제45권5호
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• pp.44-51
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• 2008

UV 램프 시스템은 오랫동안 TFT LCD 나 PDP 의 패널 세정에 사용되어 왔으나, 저렴한 가격의 고성능 세정에 대한 필요성 때문에 고전압 플라즈마 세정에 대한 기술이 개발되고 그 성능이 향상되어 왔다. 장벽방전 (barrier discharge) 혹은 무성방전 (silent discharge)으로 불리는 유전체 장벽 방전 (Dielectric-Barrier Discharges, DBDs) 는 오존 발생기에 주로 이용되어 왔다. 본 논문에서는 LCD 세정용으로 6kW 급 고전압 플라즈마 발생장치를 구현하였다. 3상 입력전압을 직류로 정류한 뒤, 인버터 시스템에 의해 고주파 펄스로 바꾸고 고압 트랜스퍼머를 거쳐 다이오드로 정류한다. 마지막으로, 고압 플라즈마를 발생시키기 위해 양방향 고전압 펄스 스위칭회로가 사용되었다. 실험을 통해 상압 플라즈마가 LCD 패널 세정에 크게 유용함을 보였다.

• 한국지하수토양환경학회:학술대회논문집
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• 한국지하수토양환경학회 2002년도 추계학술발표회
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• pp.99-102
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• 2002

전기분해에 의한 부상현상을 이용하여 토양세정 후 발생되는 유출수 중의 유수를 분리하기 위한 적정 운전조건에 관하여 고찰하였다. 전압에 의한 유수분리 효율을 관찰한 결과, 전기분해 1시간 후 3V의 전압만으로도 88% 정도의 제거율을 나타내었으며 6V 이상의 전압에서는 90% 정도로 거의 비슷한 제거율을 나타내어 대부분의 에멀젼이 분리됨을 확인할 수 있었다. 동일조건에서는 전기분해 시간이 경과될 수록 분리효율이 향상되었으며, 전극 간격이 넓어질수록 같은 효율을 얻기 위해 소요되는 전압의 크기가 커짐을 알 수 있었다. 전기분해 시 양극에서는 OH$^{-}$의 방전으로 발생되는 산소에 의해 산화반응이 일어나며, 음극에서는 H$^{+}$가 방전되어 발생되는 수소에 의해 환원반응이 일어나며 미세한 기포가 형성된다. 유분의 부상분리 현상은 유분의 (-)charge와 전기분해에 의해서 발생되는 양이온의 결합으로 인한 중화반응 및 음극에서 발생되는 미세 수소기포로 인만 부상분리가 대부분을 차지하며, 전압 및 전기분해 시간이 증가하고 전극 간격이 좁을수록 음극에서 발생되는 미세기포의 양이 증가되어 부상효과가 크게 나타나는 것으로 판단된다. 전극 종류는 구리 > 알루미늄 > 철 > 티타늄 순으로 효율을 나타내었으며, 이는 양극으로 사용된 이러한 금속들의 전기전도도 차이에 의해 일어나는 현상으로 판단된다

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제60권3호
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• pp.452-458
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• 2022

3가지 종류의 기-액 하이브리드 수평형, 수직형 그리고 needle-to-cylinder형 플라즈마 반응기가 제작되었다. 이들 반응기를 통하여 대기압 플라즈마 방전에서 발생하는 반응 활성종 생성과 전극 내의 전위차를 통한 세정성분의 기-액 활성화 반응을 일으키는 고효율 친환경 기반의 세정 개념을 제시하였다. 세정성능에 대한 효율성을 비교한 결과, needle-to-cylinder형 반응기가 가장 우수한 특성을 가졌다. 본 연구를 통해 기-액 하이브리드 대기압 플라즈마 반응기가 반도체 공정 등 초정밀 세정공정에 응용 가능성이 있음을 확인하였다.

• 한국정밀공학회지
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• 제28권10호
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• pp.1217-1223
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• 2011

In this paper, the dielectric barrier discharge plasma generator has been studied for producing of the high concentration ozone gas. Proposed plasma generator has the structure of extremely narrow discharge air gap(0.15mm) in order to realize the high electric field discharge. We investigate the performance of the dielectric barrier discharge plasma generator experimentally and the results show that the generator has very high ozone concentration characteristics of 13.7[wt%/$O_2$] at the oxygen flow rate of 1[${\ell}$/min] of each discharge cell. So, we confirmed that the proposed plasma generator is suitable for the high concentration ozone production facility of the eco-friendly ozone functional water cleaning system in the electronic components cleaning process.